- BẰNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HOÁ. - NGHIÊN CỨU XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ GLYPHOSATE TRONG NƢỚC BẰNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HOÁ. - Đặc điểm của quá trình fenton điện hoá. - Ƣu nhƣợc điểm của quá trình fenton điện hoá. - Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton điện hoá. - Đánh giá khả năng phân hủy Glyphosate bằng quá trình Fenton điện hoá. - Các quá trình oxy hoá tiên tiến không nhờ tác nhân ánh sáng. - Các quá trình oxy hoá tiên tiến nhờ tác nhân ánh sáng. - Giá trị TOC (mg/l) của dung dịch Glyphosate trong thực hiện quá trình fenton điện hóa ở các điều kiện pH khác nhau (C 0 = 10 -4 mol/L, [Fe 2. - Giá trị TOC (mg/l) của dung dịch Glyphosate trong quá trình fenton điện hóa với các nồng độ chất xúc tác Fe 2+ khác nhau(C 0 = 10 -4 mol/L, pH= 3, I = 0,5 A, V = 0,2 L. - Giá trị TOC (mg/l) của dung dịch Glyphosate trong quá trình fenton điện hóa ở các mức dòng điện khác nhau (pH=3, [Fe mol/L, C 0 =10 -4 mol/L. - Giá trị TOC (mg/l) của dung dịch Glyphosate có nồng độ đầu khác nhau, pH= 3 tại các thời điểm trước và sau khi thực hiện quá trình fenton điện hóa, I = 0,5A, [Fe 2. - Các quá trình chính tạo ra gốc OH ● trong AOP. - Sơ đồ cơ chế tạo ra gốc OH ● trong quá trình Fenton điện hóa [86. - Ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị TOC của dung dịch Glyphosate trong quá trình fenton điện hóa(C 0 = 10 -4 mol/L, [Fe 2. - Ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa, (C 0 = 10 -4 mol/L, I = 0,5 A, [Fe 2. - Ảnh hưởng của nồng độ Fe 2+ đến hàm lượng TOC trong quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa(C 0 = 10 -4 mol/L, pH= 3, I = 0,5 A, V = 0,2 L. - Ảnh hưởng của nồng độ Fe 2+ đến quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa, (C 0 = 10 -4 mol/L, V = 0,2 L, I = 0,5 A, pH =3. - Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến giá trị TOC của dung dịch Glyphosate trong quá trình fenton điện hóa (C 0 = 10 -4 mol/L, pH = 3 Fe 2. - Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa (C 0 = 10 -4 mol/L, V = 0,2 L, [Fe 2. - Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa, (C 0 = 10 -4 mol/L, V = 0,2 L, [Fe 2. - Ảnh hưởng của nồng độ Glyphosate ban đầu đến hiệu quả khoáng hóa của quá trình fenton điện hóa ([Fe 2. - Nồng độ Glyphosate còn lại trong dung dịch khi xử lý bằng quá trình Fenton điện hoá, I = 0,5A, pH = 3, [Fe 2. - Do đó, đề tài đã lựa chọn nghiên cứu phƣơng án sử dụng quá trình oxy hóa điện hóa – Fenton điện hoá để xử lý nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV, cụ thể là Glyphosate, một trong những thuốc diệt cỏ đƣợc sử dụng phổ biến và có mặt trong hầu hết các nguồn nƣớc bị ô nhiễm ở nƣớc ta. - Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, dƣới tác dụng của các gốc OH ● trong quá trình Fenton điện hóa cộng với xúc tác Mn 2. - Năm 2012, Rongwu và cộng sự [51 đã nghiên cứu tiền xử lý nƣớc thải chứa glyphosate và ứng dụng kĩ thuật của nó bằng cách so sánh 3 quá trình oxy hóa nâng cao: tuyển nổi điện hóa, Fenton và Fenton điện hóa. - Neto và ndrade [8 nghiên cứu ảnh hƣởng của: pH, nồng độ và dung dịch điện phân trong quá trình oxy hóa điện hóa thuốc diệt cỏ glyphosate. - Các hợp chất oxy hóa có ảnh hƣởng rất lớn trong quá trình xử lý thuốc diệt cỏ glyphosate và dung dịch điện phân Ti/Ir 0.30 Sn 0.70 O 2 là hiệu quả nhất trong quá trình oxy hóa glyphosate. - Khi sử dụng hệ thống kết hợp than hoạt tính hoạt động hấp phụ 2 lần: 1 lần hấp phụ trực tiếp, 1 lần hấp phụ sau khi thuốc diệt cỏ bị xử lý qua quá trình xúc tác quang. - Hiệu quả của quá trình kết hợp cho thấy loại bỏ đƣợc trên 90 sau khi chạy hệ sau 10 phút.. - Xử lý hoá chất BVTV bằng phƣơng pháp sinh học là quá trình sử dụng các loại vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ bền ở trong thành phần của thuốc BVTV. - Shawaqfeh đã nghiên cứu sử dụng hệ thống kết hợp giữa quá trình khị khí và quá trình hiếu khí để xử lý thuốc trừ sâu trong nƣớc. - Nghiên cứu đã thiết lập hai hệ thống riêng biệt để đánh giá hai quá trình xử lý kị khi và hiếu khí. - Quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ (RH hay PhX), cơ kim loại và chất vô cơ có thể đƣợc thực hiện bởi 3 cơ chế sau [17]:. - (USEPA) TT Tác nhân phản ứng Phản ứng đặc trƣng Tên quá trình. - Phản ứng Fenton: là quá trình oxy hóa tiên tiến trong đó gốc tự do OH ● đƣợc sinh ra khi hydropeoxit phản ứng với ion sắt II với hằng số tốc độ 53 – 64 M -1 s -1 [21]:. - Tuy nhiên phản ứng (5) chỉ xảy ra trong môi trƣờng phản ứng axit (pH = 2 - 4), và quá trình Fenton phụ thuộc nhiều vào pH, nồng độ ban đầu các chất phản ứng, sự có mặt của một số ion vô cơ khác,.... - Oxy hóa điện hóa (EOP – electrochemical oxidation process): là quá trình OP trong đó gốc OH ● đƣợc sinh ra bằng các quá trình điện hóa xảy ra trên các điện cực. - Quá trình này hiệu quả hơn quá trình ozon hóa do sự có mặt của gốc OH. - Ngoài ra quá trình cũng phụ thuộc nhiều vào pH, nhiệt độ và dạng chất ô nhiễm cần xử lý [26].. - trong quá trình này, dƣới tác dụng của tia UV, O 3 phản ứng với nƣớc tạo thành hydroperoxit theo phản ứng (9):. - Hiệu suất của quá trình UV O 3 phụ thuộc nhiều vào lƣợng ozon sử dụng, chiều dài bƣớc sóng UV, công suất đèn UV và độ đục của dung dịch cần xử lý [26].. - Zhihui và cộng sự [62 nghiên cứu xử lý 4-Chlorophenol bằng cách kết hợp sóng siêu âm với quá trình OP. - Trong số các quá trình OP liệt kê ở trên, Fenton điện hóa thuộc nhóm oxy hóa điện hóa, gần đây gây nhiều sự chú ý bởi khả năng xử lý các chất ô nhiễm cao, điện cực sử dụng là những vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm, ít tiêu tốn hóa chất.. - Tuy nhiên phản ứng trên chỉ xảy ra trong môi trƣờng phản ứng axit (pH=3), do đó để nâng cao hiệu quả quá trình xử lý POP (tạo ra nhiều gốc OH. - Trong quá trình Fenton điện hóa, H 2 O 2 đƣợc sinh ra liên tục bằng sự khử 2 electron của phân tử oxy trên điện cực catot theo PTPƢ để tạo ra H 2 O 2. - Nhƣ vậy, trong quá trình Fenton điện hóa, ion Fe 2+ và Fe 3+ liên tục chuyển hóa cho nhau, do đó xúc tác đƣa vào ban đầu có thể là Fe 2+ hoặc Fe 3. - Sơ đồ cơ chế tạo ra gốc OH ● trong quá trình Fenton điện hóa [63]. - Để quá trình Fenton điện hóa đạt hiệu suất cao, điện cực catot thƣờng có dạng lớp thủy ngân [43 , dạng graphit biến tính [20 , dạng phớt cacbon [42 . - Ƣu nhƣợc điểm của quá trình fenton điện hoá Ưu điểm:. - Dễ dàng kết hợp với các quá trình OP khác hoặc kết hợp đƣợc với các quá trình xử lý sinh học;. - Do đó để xử lý triệt để các POP nói chung, các hóa chất BVTV nói riêng cần kết hợp quá trình Fenton điện hóa (tiền xử lý) với 1 quá trình công nghệ khác (xử lý thứ cấp).. - Liu và cộng sự [33 đã xử lý nƣớc ô nhiễm thuốc kháng sinh tetracycline bằng quá trình Fenton điện hóa và điện-quang Fenton sử dụng catot bằng than chì-Fe 3 O 4 và kết quả thu đƣợc cho thấy hiệu suất xử lý giảm dần khi sử dụng điện-quang Fenton, Fenton điện hóa và chiếu xạ UV.. - Hay mới đây, Pajootan và cộng sự [44 đã ứng dụng quá trình Fenton điện hóa liên tục sử dụng catot bằng nanotube cacbon nhiều lớp đã loại bỏ đƣợc 50 mg L một số chất màu trong nƣớc thải.. - Máy khuấy từ gia nhiệt (AHYQ, model 85-2, Trung Quốc) có tác dụng tạo sự vận chuyển liên tục của dung dịch trong quá trình điện phân;. - máy nén khí có tác dụng cung cấp liên tục không khí vào dung dịch trong suốt quá trình điện phân;. - Trong đề tài này, các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình fenton điện hóa đƣợc nghiên cứu là: cƣờng độ dòng điện, pH, nồng độ chất xúc tác, nồng độ Glyphosate ban đầu.. - Hiệu quả của quá trình xử lý glyphosate bằng fenton điện hóa đƣợc đánh giá thông qua giá trị hiệu suất khoáng hóa H. - Đánh giá ảnh hƣởng của pH dung dịch ban đầu tới khả năng xử lý của quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với độ pH của dung dịch ban đầu khác nhau . - Mẫu đƣợc lấy tại các thời điểm trƣớc và sau quá trình điện phân, tiến hành phân tích TOC của các mẫu và xác định hiệu suất khoáng hóa H. - Đánh giá ảnh hƣởng của nồng độ chất xúc tác tới khả năng xử lý của quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với nồng độ ban đầu của chất xúc tác Fe 2+ khác nhau lần lƣợt là 0,05mM. - Đánh giá ảnh hƣởng của cƣờng độ dòng điện tới khả năng xử lý của quá trình bằng các tiến hành các thí nghiệm với các mức cƣờng độ dòng điện khác nhau:. - Tiến hành lấy mẫu ở các thời điểm trong quá trình xử lý, sau đó tiến hành phân tích TOC và xác định hiệu suất khoáng hóa H. - Các thí nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của nồng độ chất ban đầu tới khả năng xử lý của quá trình đƣợc tiến hành với các mức nồng độ của Glyphosate lần lƣợt là 0,05mM. - Mẫu đƣợc lấy tại các thời điểm trƣớc và sau quá trình điện phân để xác định TOC.. - Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton điện hoá 3.1.1. - Để nghiên cứu ảnh hƣởng của pH dung dịch đến hiệu quả xử lý Glyphosate bằng fenton điện hóa, thực hiện quá trình fenton điện hóa dung dịch Glyphosate nồng độ 10 -4 mol/L với dòng điện có cƣờng độ I = 0,5 A, nồng độ Fe 2+ ban đầu 10 -4 mol/L với các giá trị pH từ 2 đến 6. - Kết quả đo giá trị TOC tại các thời điểm trƣớc và sau quá trình Fenton điện hoá đƣợc thể hiện trong bảng 4 và hình 10.. - Ở đây, nồng độ Fe 2+ trong dung dịch không thay đổi nhiều trong suốt quá trình do xảy ra phản ứng khử Fe 3+ thành Fe 2+ trên catot (phản ứng (14)).. - Kết quả trên hình 10 và 11 cũng cho thấy pH của dung dịch có ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình Fenton điện hóa. - Nguyên nhân là do khi pH tăng, nồng độ ion H + giảm, dẫn đến lƣợng H 2 O 2 sinh ra trong quá trình khử O 2 trên catot (phản ứng (12)) giảm.. - Do đó, pH = 3 là tối ƣu đối với quá trình fenton điện hóa. - Để nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ chất xúc tác Fe 2+ đến hiệu quả xử lý Glyphosate bằng fenton điện hóa, thực hiện quá trình fenton điện hóa dung dịch Glyphosate nồng độ 10 -4 mol L, pH = 3, cƣờng độ dòng điện I = 0,5 A với các giá trị nồng độ Fe 2+ đƣa vào trong dịch ban đầu khác nhau từ 0,05 mM đến 1 mM. - Ảnh hưởng của nồng độ Fe 2+ đến hàm lượng TOC trong quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa(C 0 = 10 -4 mol/L, pH= 3, I = 0,5 A, V = 0,2 L). - Ảnh hưởng của nồng độ Fe 2+ đến quá trình xử lý dung dịch Glyphosate bằng Fenton điện hóa, (C 0 = 10 -4 mol/L, V = 0,2 L, I = 0,5 A, pH =3). - Trong quá trình Fenton điện hóa, cƣờng độ dòng điện đặt giữa 2 điện cực là yếu tố rất quan trọng, ảnh hƣởng đến hiệu quả của quá trình vì nó ảnh hƣởng đến lƣợng gốc tự do OH ● đƣợc sinh ra và chính các gốc tự do này là tác nhân oxy hóa các chất hữu cơ có mặt trong dung dịch [16,55]. - Để nghiên cứu ảnh hƣởng của cƣờng độ dòng điện đặt giữa 2 điện cực đến hiệu quả xử lý Glyphosate bằng fenton điện hóa, thực hiện quá trình fenton điện hóa dung dịch Glyphosate nồng độ 10 -4 mol/L, pH = 3, nồng độ Fe 2+ ban đầu 10 -4 mol/L với các giá trị cƣờng độ dòng điện khác nhau. - Kết quả đo giá trị TOC tại các thời điểm trƣớc và sau quá trình Fenton điện hoá đƣợc thể hiện trong bảng 6 và hình 14.. - Thực hiện quá trình fenton điện hóa dung dịch Glyphosate ở các nồng độ đầu khác nhau từ 0,05 mM đến 0,4 mM, pH của dung dịch = 3, nồng độ Fe 2+ ban đầu 10 -4 mol L, cƣờng độ dòng điện 0,5 A. - Kết quả đo giá trị TOC tại các thời điểm trƣớc và sau quá trình Fenton điện hoá đƣợc thể hiện trong bảng 7 và hình 18.. - Giá trị TOC (mg/l) của dung dịch Glyphosate có nồng độ đầu khác nhautrong quá trình fenton điện hóa (pH= 3, I = 0,5A, [Fe 2. - Nguyên nhân là do quá trình phân hủy Glyphosate không diễn ra hoàn toàn (H <. - Kết quả này cũng cho thấy, quá trình fenton điện hóa sẽ diễn ra nhanh khi nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ ban đầu cao, do đó Fenton điện hóa sẽ thích hợp nếu ứng dụng để tiền xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bền trong nƣớc, kết hợp với một quá trình xử lý thứ cấp khác để xử lý triệt để các chất ô nhiễm.. - Đánh giá khả năng phân hủy Glyphosate bằng quá trình Fenton điện hoá Để đánh giá khả năng phân hủy Glyphosate bằng quá trình fenton điện hóa, sử dụng các điều kiện tối ƣu đã nghiên cứu ở trên, pH = 3, I = 0,5 A, [Fe 2. - Áp dụng để xác định nồng độ Glyphosate tại các thời điểm khác nhau khi thực hiện quá trình xử lý Glyphosate bằng fenton điện hóa, kết quả đƣợc thể hiện trên bảng 8 và hình 20.. - Kết quả của thí nghiệm nghiên cứu khả năng xử lý glyphosate trong nƣớc bằng quá trình Fenton điện hoá cho thầy quá trình Fenton điện hoá có khả năng xử lý Glyphsate khá cao. - Đã đánh giá, khảo sát khả năng xử lý Glyphosate trong nƣớc bằng quá trình Fenton điện hoá ở các điều kiện pH từ 2 đến 6. - Đánh giá, khảo sát khả năng xử lý Glyphosate trong nƣớc bằng quá trình Fenton điện hoá ở các điều kiện nồng độ chất xúc tác Fe 2+ khác nhau từ 0,05 mmol/L tới 1 mmol L. - 0,1 mmol L là điều kiện tối ƣu cho quá trình xử lý Glyphosate bằng phƣơng pháp.. - Đánh giá khảo sát khả năng xử lý Glyphosate trong nƣớc bằng quá trình Fenton điện hoá ở các điều kiện cƣờng độ dòng điện khác nhau từ 0,1A tới 2A.. - Từ đó đƣa ra kết quả cƣờng độ dòng điện tối ƣu cho quá trình xử lý bằng fenton điện hoá là 1. - Đánh giá, khảo sát khả năng xử lý Glyphosate trong nƣớc bằng quá trình Fenton điện hoá tại các giá trị nồng độ Glyphosate ban đầu khác nhau từ 0,05 mmol/L tới 0,4 mmol/L. - Kết quả cho thấy quá trình fenton điện hoá diễn ra nhanh khi nồng độ chất ô nhiễm trong nƣớc ban đầu cao.. - 33,8 mg/L) bị phân hủy sau 40 phút thực hiện quá trình Fenton điện hóa. - Quá trình Fenton điện hóa thích hợp sử dụng trong công đoạn tiền xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy.. - Tiếp tục nghiên cứu kết hợp phƣơng pháp fenton điện hoá với phƣơng pháp sinh học màng để có thể xử lý triệt để các sản phẩm phụ tạo ra sau quá trình xử lý bằng fenton điện hoá.. - Quá trình axit hóa. - Quá trình oxy hóa. - Quá trình oxy hoá của hệ thống trong đề tài sử dụng phƣơng pháp đốt cháy ở nhiệt độ cao có chất xúc tác (dòng máy TOC-L Series của Shimadzu mẫu đƣợc đốt ở nhiệt độ 680 C trong môi trƣờng giàu oxy và có chất xúc tác là Platinum);. - Phƣơng pháp phát hiện CO 2 dựa vào khả năng dẫn điện trƣớc và sau quá trình oxy hóa